[發明專利]一種多要素洪澇監測任務的星地協同優化布局方法

在審

• 申請號: 202010449817.2
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111639576A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 王珂;吳倩倩;胡楚麗
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

1.一種多要素洪澇監測任務的星地協同優化布局方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、明確洪澇監測任務所需要監測的時空范圍及多個監測要素，并將監測時間范圍離散化為多個子時段，將監測空間范圍離散化為多個需求對象；

S2、根據監測要素及時空范圍，確定可用衛星集合，并計算單個地面測站的最大服務距離以及已有地面測站的靜態有效覆蓋范圍；

S3、根據可用衛星的最大側擺角，提取基于離散側擺角的衛星候選觀測條帶集合，根據地面測站的最大服務距離，提取考慮地形條件的待布設地面測站的候選點集，進一步生成候選觀測條帶、待布設地面測站的候選點在不同子時段內與需求對象之間的覆蓋關系；

S4、根據監測需求的時空覆蓋特征以及可用觀測資源的限制，構建面向多要素洪澇監測任務的星地協同最大覆蓋模型并求解，得到所述洪澇監測任務的新增地面測站的布局方案以及不同子時段內可用衛星的側擺角選取方案。

2.根據權利要求1所述的多要素洪澇監測任務的星地協同優化布局方法，其特征在于，所述步驟S1的具體過程為：

S1.1、根據監測需求確定洪澇監測任務的時空范圍，以及進行時空同步監測的多個要素類型，并明確衛星傳感器與地面測站分別進行觀測的要素對象；

S1.2、根據多要素監測需求確定單位時間長度，從而將所述洪澇監測任務的時間范圍轉換化為一組離散的子時段；

S1.3、根據洪澇監測任務的監測區域選取合適的網格尺寸標準進行網格劃分，將所述洪澇監測任務的空間范圍轉換為一組離散的多邊形需求對象，并結合監測需求為每個需求對象賦予相應權重以衡量其需求量大小和覆蓋優先級。

3.根據權利要求2所述的多要素洪澇監測任務的星地協同優化布局方法，其特征在于，所述步驟S1.3中所述權重根據每個需求對象中監測區域的面積大小確定。

4.根據權利要求2所述的多要素洪澇監測任務的星地協同優化布局方法，其特征在于，所述步驟S2的具體過程為：

S2.1、根據步驟S1中確定的監測要素以及時空范圍，通過WMO衛星傳感器觀測能力數據庫和衛星軌道參數獲取衛星的星下點軌跡，計算不同子時段內衛星過境時對監測區域的有效覆蓋范圍，從而確定可用衛星集合；

S2.2、根據最小站網密度標準，得到監測區域內不同地形條件下的地面測站的最小站網密度，從而確定不同地形分區內單個地面測站的最大服務距離；

S2.3、根據步驟S1中確定的監測要素以及時空范圍，確定已有地面測站，并根據已有地面測站所屬的地形分區，利用步驟S2.2中得到的最大服務距離，計算已有地面測站的靜態有效覆蓋范圍。

5.根據權利要求4所述的多要素洪澇監測任務的星地協同優化布局方法，其特征在于，所述步驟S2.2中，根據地面測站的最小站網密度，將所述地面測站的有效覆蓋范圍抽象成一個以所述地面測站為中心的圓形區域，將所述圓形區域的半徑作為所述地面測站的最大服務距離。

6.根據權利要求5所述的多要素洪澇監測任務的星地協同優化布局方法，其特征在于，所述步驟S3的具體過程為：

S3.1、基于衛星最大側擺角，以一定角度為間隔，將每個可用衛星可側擺的角度范圍離散為一組等間隔的衛星觀測角度，由此得到衛星可選擇的離散側擺角集合；

S3.2、基于衛星軌道參數獲取可用衛星的星下點軌跡，進一步計算每個子時段內各可用衛星的每種離散側擺角對應的有效覆蓋范圍，從而生成可用衛星的候選觀測條帶集合；

S3.3、以每個需求對象所處地形分區的最大服務距離為半徑，計算所述需求對象的各頂點對應的圓形區域并求相交部分，得到所述需求對象的覆蓋邊界，提取所有覆蓋邊界的交點，若所述交點能夠覆蓋的需求對象完全被另一交點覆蓋，則剔除所述交點，剩余交點生成待布設地面測站的候選點集，其中，所述交點能夠覆蓋的需求對象為所述交點對應的覆蓋邊界所在的需求對象；

S3.4、根據可用衛星的候選觀測條帶、待布設地面測站的候選點的有效覆蓋范圍，生成候選觀測條帶、待布設地面測站的候選點在不同子時段內與需求對象之間的覆蓋關系。